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I sistemi di accumulo di energia (ESS) stanno rivoluzionando il modo in cui l'elettricità viene immagazzinata e utilizzata, soprattutto con l'aumento dell'uso delle fonti di energia rinnovabile. Con o senza pannelli solari collegati, è importante comprendere di cosa sono composti questi sistemi. In questo articolo vengono analizzati i componenti principali di un ESS, vengono confrontate le tecnologie delle batterie e viene sottolineata l'importanza della sicurezza e della gestione termica.
Di cosa è composto un sistema di accumulo di energia
Un sistema di accumulo di energia non è solo una batteria. Si tratta di un sistema combinato che raccoglie elettricità e la distribuisce quando richiesta. I componenti essenziali sono: batteria, sistema di conversione dell'energia (inverter/caricatore) e un sistema di controllo.
Il cuore del sistema è la batteria stessa, ovvero l'accumulo dell'energia. Le batterie ricaricabili sono utilizzate nella maggior parte dei sistemi moderni grazie alla loro efficienza e alla capacità di ridurre i costi. Un altro componente fondamentale è l'inverter. Questo converte la corrente continua (DC) della batteria in corrente alternata (AC), utilizzata dalla maggior parte degli elettrodomestici e dalla rete. Oltre a questi, esistono controllori e sistemi di gestione dell'energia che monitorano le prestazioni, massimizzano i cicli di carica e fanno sì che tutto funzioni in modo regolare.
Tecnologie delle batterie per sistemi di accumulo: Litio-Ione vs Piombo-Acido vs Soluzioni emergenti
Le batterie non sono tutte uguali. Il tipo di batteria utilizzata influisce notevolmente sull'efficienza, la durata e il costo di un sistema di accumulo di energia (ESS).
Le batterie al litio sono attualmente molto diffuse. Sono ricche di contenuto energetico, hanno una vita ciclica più lunga e richiedono meno manutenzione. Queste caratteristiche le rendono adatte sia per l'uso domestico che in ambito lavorativo.
Le batterie al piombo-acido sono in uso da decenni. Inizialmente sono più economiche, ma hanno una durata minore, sono meno efficienti e necessitano di frequenti riparazioni. Sono ancora presenti in alcuni sistemi off-grid, anche se stanno progressivamente venendo sostituite da soluzioni basate sul litio.
Anche nuove tecnologie come batterie a stato solido o batterie redox stanno ricevendo interesse. Queste promettono maggiore sicurezza, vita utile più lunga e maggiore capacità. Tuttavia, non sono ancora disponibili commercialmente come le batterie agli ioni di litio.
Perché la gestione termica e i sistemi di sicurezza sono critici nella progettazione degli ESS
Nell'accumulo di energia, la sicurezza non deve essere trascurata. Le batterie generano calore durante la carica e la scarica. Questo può causare ridotte prestazioni, minore durata o addirittura situazioni pericolose come il thermal runaway, se non viene opportunamente gestito.
Un buon sistema di gestione termica garantisce che la batteria rimanga all'interno del suo intervallo di temperatura operativa ottimale. Questo risultato viene normalmente ottenuto mediante raffreddamento passivo o attivo. Il controllo della temperatura è molto importante, in particolare per le batterie agli ioni di litio, per sicurezza ed efficienza.
Oltre al raffreddamento, altre caratteristiche di sicurezza integrate comprendono la protezione contro la sovracarica, i cortocircuiti e le fluttuazioni di tensione. I moderni sistemi di gestione delle batterie (BMS) analizzano costantemente i dati delle celle per prevenire guasti.
Progettare un sistema di accumulo energetico (ESS) adeguatamente concepito, con un'efficace regolazione termica e di sicurezza, non è solo una questione di prestazioni, ma anche di protezione del proprio investimento in termini di energia e di funzionamento affidabile a lungo termine.
